KR100577240B1 - 공기 조화기의 어큐뮬레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기조화기 시스템의 어큐뮬레이터의 구조를 개선하여 압축기로 액체상태의 냉매가 인입되지 않도록 하여 안정성을 확보하도록 한 공기조화기의 어큐뮬레이터에 관한 것이다.

이를 위하여, 본 발명에 의하면, 상기 어큐뮬레이터의 오일의 수위를 측정할 수 있는 오일량 감지수단과 상기 오일의 수위에 따라 오일 회수홀을 선택적으로 개폐시킬 수 있는 솔레노이드 밸브를 구성하여, 상기 어큐뮬레이터에 오일의 수위가 낮아지게 되어도 상기 오일 회수관을 통해 액체냉매가 유입되는 것을 방지할 수 있어, 공기조화기의 신뢰성을 높이고 압축기의 안정성을 확보할 수 있는 공기조화기의 어큐뮬레이터를 제공한다.

공기조화기, 어큐뮬레이터, 압축기, 오일

Description

공기 조화기의 어큐뮬레이터{Accumulator in air-conditioner}

도 1은 종래 공기조화기의 구성 및 냉매의 흐름을 나타낸 블럭 구성도.

도 2는 도 1의 어큐뮬레이터의 구조 및 내부의 냉매를 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 어큐뮬레이터의 구조 및 내부의 냉매를 나타낸 단면도.

*도면의 주요한 부분에 대한 부호설명*

200 : 어큐뮬레이터 210 : 쉘

220 : 유입관 230 : 토출관

232 : 기체냉매유입구 236 : 오일회수관

240 : 솔레노이드 밸브 250: 플로트

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기조화기 시스템의 어큐뮬레이터의 구조를 개선하여 압축기로 액상의 냉매가 인입되지 않도록 하여 안정성을 확보하도록 한 공기조화기의 어큐뮬레이터에 관한 것이다.

일반적인 공기 조화기(Air conditioner)는 냉방 및 난방 기능을 겸비하는 히 트펌프와, 냉방 기능만을 갖는 에어컨디셔너로 나뉜다.

또한, 공기조화기는 1대의 실외기에 1대의 실내기를 갖는 일반적인 히트펌프 및 에어컨디셔너와, 1대의 실외기에 다수개의 실내기를 갖는 멀티 히트펌프 및 멀티 에어컨디셔너로 나뉜다.

이와 같은 공기조화기의 구성 및 그 작용을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래 공기조화기의 구성 및 냉매의 흐름을 나타낸 블록 구성도로서 이를 참조하면, 실외기(10)는 압축기(11), 실외 열교환기(12) 및 어큐뮬레이터(100)등으로 이루어지고, 실내기(20)는 실내 열교환기(21) 및 팽창밸브(22)로 이루어진다.

먼저, 상기 공기조화기가 냉방작용을 하는 경우, 공기조화기는 저압의 포화증기상태의 냉매를 압축기(11)를 통해 고압의 과열증기로 상변화를 시키고, 상기 고압과열증기의 냉매를 실외 열교환기(12)를 통해 외부와 열교환을 시켜 고압의 포화액체로 상변화를 시킨 후, 팽창밸브(22)를 통해 압력을 강하시켜 저압의 과냉액체상태로 만든다. 상기 저압의 과냉액체상태의 냉매는 실내 열교환기(21)를 통해 주위의 열을 빼앗아 저압의 포화증기상태가 된다. 여기서 상기 실내 열교환기(21)를 통과한 냉매는 저압/저온의 증기 및 액체상태가 섞여지는 2상의 냉매가 되고, 어큐뮬레이터(100)를 통과한 후, 다시 압축기(11)로 향하여 하나의 냉방 사이클을 완성하게 된다.

상기한 과정중에서, 실내 열교환기(21) 내부를 유동하는 냉매는 주위공기와 열교환하는 과정을 통해 실내 열교환기(21) 주위의 공기를 냉각시키게 되고, 냉각 된 공기는 실내 열교환기(21) 내부에 설치된 펜(미도시)을 통해 실내로 토출되어 냉방을 수행하게 된다.

다음으로, 공기조화기의 난방작용은 상기 냉방작용과 비교해 볼 때 냉매의 흐름 및 열교환기의 작용이 반대이다.

즉, 압축기(11)에서 압축된 냉매는 실내 열교환기(21)→팽창밸브(22)→어큐뮬레이터(100)→실외 열교환기(12)의 순서로 흐른다.

이 때, 상기 실내 열교환기(21)는 그 내부를 통과하는 고온고압의 냉매와 실내공기를 열교환시키는 응축기의 역할을 하고, 상기 실외 열교환기(12)는 그 내부의 저온저압의 냉매와 실외공기를 열교환시키는 증발기의 역할을 하게된다.

한편, 상기 어큐뮬레이터(100)는 압축기(11)로의 액체냉매 유입을 방지하고, 1사이클을 마친 냉매 중에서 기체냉매만 압축기(11)로 보내는 역할을 한다.

이러한 어큐뮬레이터(100)의 구조 및 작용에 관해 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 어큐뮬레이터의 구조 및 내부의 냉매의 상태를 나타낸 단면도로서 이를 참조하면, 어큐뮬레이터(100)는 내부공간이 형성된 쉘(110)과, 상기 쉘(110)의 내부공간과 연통되는 유입관(120) 및 토출관(130)으로 이루어진다.

상기 유입관(120)은 쉘(110)의 상부를 관통하여 그 끝단이 쉘(110)의 저면을 향하도록 고정된다.

한편, 토출관(130)은 "U"자 형상을 갖도록 형성되어 그 하단부에 오일 회수홀(136)이 형성된 절곡부(138)와, 상기 절곡부(138)의 일측에서 연장되어 그 끝단 에 기체냉매 유입구를 갖는 유입부(132)와, 상기 유입부(132)에 대향하도록 절곡부에 타측에 연장되어 압축기(11)에 연결된 토출부(134)로 이루어진다.

이러한 형상을 갖는 토출관(130)에서 유입부(132)는 쉘(110) 내부공간의 상부에 위치되며, 절곡부(138)는 쉘(110) 내부공간의 하부에 배치된다.

한편, 실내공기와 열교환된 냉매는 상기 유입관(120)을 통하여 쉘(110)내부에 유입되는데, 유입된 냉매는 전술한 바와같이, 기체상태와 액체상태의 2개의 상을 가지고 있으며 쉘(110)의 내부공간에서 비중으로 인하여 액체는 하부쪽에, 기체는 상부쪽에 각각 구분되어 위치하게 된다.

한편, 압축기(11) 내부에 설치되어 냉매는 압축하는 장치에 오일이 공급되고, 이 오일은 압축기 내의 오일분리기(미도시)에 의해 회수된다.

그런데, 상기 오일 분리기(미도시)에 의해 모든 오일이 걸러지지 못하기 때문에, 걸러지지 못한 소량의 오일은 냉매와 혼합된 상태에서 전체 시스템을 순환한 후 어큐뮬레이터(100)에 도달하게 된다.

이 때, 상대적으로 액체상태의 냉매보다 밀도가 높은 오일은 액체상태의 냉매의 아래쪽으로 가라앉게 된다.

따라서, 상기 어큐뮬레이터(100)의 쉘(110)의 내부의 상부에는 기체상태의 냉매가 위치하고 중간부분에는 액체상태의 냉매가 위치하게 되며, 하부에는 오일이 위치하게 된다.

또한, 상기 유입부(132)는 쉘(110) 내부의 상부에 위치하므로 기체상태의 냉매를 흡입하고, 상기 오일 회수홀(136)는 쉘(110)의 하부에 위치하므로 오일을 흡 입한다.

이렇게 하여 토출관(130) 내의 기체상태 냉매가 압축기(11)로 보내짐과 동시에 오일도 압축기(11)로 보내진다.

한편, 상기 공기조화기는 냉방용량의 가감에 따라 어큐뮬레이터(100)내의 냉매유동량은 커다란 차이를 보인다.

특히, 냉량용량의 부하가 작은경우, 상기 토출관(130)으로 빠져나가는 냉매의 양에 비해서 유입관(120)으로 흘러들어오는 냉매의 양이 작아 상기 어큐뮬레이터(100)의 쉘(110)내부의 냉매의 수위가 낮아지게 되면, 상기 오일의 수위도 낮아져 상기 오일 회수홀(136)로 액체상태의 냉매가 흡입되게 되어 상기 압축기(11)에 액체냉매가 유입될 수 있다.

상기와 같이 액체상태의 냉매가 압축기(11)에 보내지게 될 경우 다음과 같은 문제점이 발생한다.

먼저 압축기(11)의 운전전류가 갑자기 상승하여 압축기(11)를 안정적으로 작동시킬 수 없으며, 이로인해 압축기의 소음이 상당히 증가하게 된다.

또한, 상기 압축기(11)에 보다 많은 액체상태의 냉매가 유입되게 되면 압축기(11) 내부의 오일이 액체냉매에 의해 희석되므로, 상기 압축기(11)의 압축부가 마모되어 압축기에 소손이 발생되는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 상기 어큐뮬레이터의 구조를 변경하여 상기 어큐뮬레이터내의 냉매의 수위가 낮아지더라도 상기 오 일 회수홀에 액체상태의 냉매가 유입되지 않는 공기조화기의 어큐뮬레이터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명에 의하면 냉매를 압축시키는 압축기와 냉매의 열을 주위로 발산하는 응축기와 주위의 열을 냉매로 흡수하는 증발기와 냉매중에 기체상태의 냉매만을 선택적으로 상기 압축기로 인입시키는 어큐뮬레이터를 포함하여 이루어진 공기조화기 시스템에 있어서, 상기 어큐뮬레이터는 내부에 냉매가 유입되어 고이는 쉘과, 증발기로부터 토출된 냉매를 상기 쉘에 유입시키는 유입관과, 상기 쉘의 내부에 위치하는 부분이 "U"자로 구부러진 형상을 가지고, 그 끝단이 상기 쉘의 내부공간의 상부에 위치하여 기체상태의 냉매가 유입되며, 다른쪽 끝은 압축기에 연결되어 있고, "U"자로 절곡된 부분의 하한점에 오일회수홀이 형성된 토출관과, 상기 오일회수홀에 오일의 양에 따라 상기 오일회수홀을 선택적으로 개폐시키는 솔레노이드 밸브를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 어큐뮬레이터를 제공한다.

또한, 상기 어큐뮬레이터 내의 오일의 양을 측정하는 오일량 감지수단이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 공기조화기의 어큐뮬레이터의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

또한, 이하의 설명에서 본 발명에 따른 공기조화기의 어큐뮬레이터의 주요한 구성요소중 종래와 동일한 부분에 대해서는 도 1 내지 도 2에 따라 전술한 종래의 기술을 참조하며, 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 어큐뮬레이터를 도시한 도면이다.

본 발명의 어큐뮬레이터(200)는 증발기를 통과한 냉매가 유입되어 고이는 쉘(210)과, 증발기로부터 토출된 냉매를 상기 쉘(210)에 유입시키는 유입관(220)과, 상기 쉘(210)의 내부의 기체냉매를 압축기(11 : 도 1참조)로 유입시키는 토출관(230)으로 이루어져 있다.

상기 토출관(230)은 "U"자 형으로 절곡되어 있어, 그 일단은 상기 쉘(210) 내부공간의 상부에 위치하여 기체냉매 유입구(232)를 형성하며, 타단은 압축기(11 : 도 1참조)에 연결되어 있다.

또한, 상기 토출관(230)의 "U"자 형으로 절곡된 부분의 하단부에는 측부로 수평하게 소정간격 연장되어 오일 회수관(236)이 형성되며, 상기 오일 회수관(236)의 끝단부에는 상기 오일 회수관(236)을 선택적으로 개폐시킬 수 있는 솔레노이드 밸브(240)가 구비된다.

한편, 실내공기와 열교환된 증발기의 냉매는 상기 유입관(220)을 통하여 쉘(210)내부에 유입되는데, 유입된 냉매는 기체상태와 액체상태의 2개의 상을 가지고 있으며 쉘(210)의 내부공간에서 비중으로 인하여 액체는 하부쪽에, 기체는 상부쪽에 각각 구분되어 위치하게 된다.

한편, 압축기(11 : 도 1참조) 내부에 설치되어 냉매를 압축하는 장치에 오일이 공급되고, 이 오일은 압축기(11 : 도 1참조) 내의 오일분리기(미도시)에 의해 회수된다.

그런데, 상기 오일 분리기(미도시)에 의해 모든 오일이 걸러지지 못하기 때문에, 걸러지지 못한 소량의 오일은 냉매와 혼합된 상태에서 전체 시스템을 순환한 후 어큐뮬레이터(200)에 도달하게 된다.

어큐뮬레이터(200)에 고인 냉매와 오일중에 상대적으로 액체상태의 냉매보다 밀도가 높은 오일은 액체상태의 냉매의 아래쪽으로 가라앉게 된다.

따라서, 상기 어큐뮬레이터(200)의 쉘(210)의 내부의 상부에는 기체상태의 냉매가 위치하고 중간부분에는 액체상태의 냉매가 위치하게 되며, 하부에는 오일이 위치하게 된다.

한편, 상기 기체냉매 유입구(232)는 쉘(210) 내부의 상부에 위치하므로 기체상태의 냉매를 흡입한다. 또한, 기체상태의 냉매가 흐르는 "U"자형의 토출관(230) 내부의 압력은 상기 쉘(210) 내부의 압력보다 낮으므로, 상기 "U"자형으로 절곡된 토출관(230)의 하단부에 형성된 오일 회수관(236)에는 오일이 빨려들어가게 된다.

그리고, 토출관(230)을 통하여 흡입된 기체상태의 냉매와 오일은 다시금 압축기(11 : 도 1참조)로 보내져서 사이클을 순환하게 된다.

또한, 상기 솔레노이드 밸브(240)의 상단에는 오일의 수위를 감지할 수 있는 오일량 감지수단이 부착된다.

본 실시예에서 상기 오일량 감지수단은 플로트(float : 250)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 플로트(250)의 비중이 상기 액체상태의 냉매의 비중보다는 크고, 상기 오일의 비중보다는 작아서, 상기 플로트(250)는 항상 상기 오일과 액체상태의 냉매의 경계선에 위치하게 된다.

따라서, 상기 플로트(250)의 위치가 상기 오일 회수관(236)보다 높으면 상기 솔레노이드 밸브(240)를 개방하여 상기 쉘(210) 내부의 오일이 오일 회수관(236)을 통하여 흡입되어 압축기(11 : 도 1참조)로 보내지도록 하고, 상기 플로트(250)의 위치가 상기 오일 회수관(236)보다 같거나 낮으면 상기 솔레노이드 밸브(240)를 폐쇄하여 상기 쉘(210) 내부의 액체상태의 냉매가 상기 오일 회수관(236)을 통해 흡입되는 것을 방지한다.

전술한 실시예에서는 상기 오일량 감지수단으로 비중이 액체상태의 냉매와 오일의 사이인 플로트를 사용하였지만, 본 발명의 다른 실시예에 의하면 상기 오일량 감지수단으로 압축기의 토출구에 온도센서를 부착하여 사용할 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예의 상기 오일량 감지수단은 압축기의 냉매 토출구에 부착된 온도센서인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 온도센서에서 측정된 측정치가 소정온도 이상이면 솔레노이드 벨브를 개방하고, 소정온도 이하면 상기 솔레노이드 벨브를 폐쇄하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 압축기에서 압축된 냉매가 토출되는 토출관에 상기 냉매의 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 부착한다.

상기 공기조화기 시스템의 냉방용량이 작을경우, 상기 냉매의 유동량이 적어지고 따라서 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 온도는 높아지게 된다.

또한, 공기조화기 시스템의 냉방용량이 클 경우, 상기 냉매의 유동량이 많아지고 따라서 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 온도는 낮아지게 된다.

그러므로, 상기 압축기의 토출관에 부착된 온도센서에서 측정된 냉매의 온도가 소정온도 이상이면 상기 어큐뮬레이터내의 오일의 수위가 상기 오일 회수관보다 같거나 낮은 것으로 판단하여 상기 솔레노이드 밸브를 폐쇄하여 상기 오일 회수관에 액체냉매가 인입되지 못하도록 한다.

또한, 상기 온도센서에서 측정된 냉매의 온도가 소정온도 이하이면 상기 어큐뮬레이터내의 오일의 수위가 상기 오일 회수관보다 높은 것으로 판단하여 상기 솔레노이드 밸브를 개방하여 상기 오일 회수관에 오일이 인입되도록 한다.

여기서, 상기 솔레노이드 밸브의 개폐를 위한 기준온도는 75℃정도가 적당하나 각 제품별로 상기 기준온도는 상이할 것이므로 특정된 것은 아니다.

이하, 본 실시예의 다른 구성이나 작용에 대해서는 전술한 실시예와 동일하므로 이하 생략하기로 한다.

이상에서와 같이, 상기 어큐뮬레이터의 오일 회수관에 오일의 수위에 따라 개폐가 가능한 솔레노이드 밸브를 장착함으로써, 상기 오일의 수위가 상기 오일 회수관의 위치보다 같거나 낮을경우 상기 솔레노이드 밸브를 폐쇄하여, 상기 오일 회수관에 오일이 인입되어 압축기에 흘러들어가지 못하도록 한다.

이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명의 공기조화기의 어큐뮬레이터에 의하면, 상기 어큐뮬레이터에 오일의 수위가 낮아지게 되어도 상기 오일 회수관을 통해 액체냉매가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

이에 따라서, 상기 압축기 내에서 액체냉매가 압축되는 것을 방지할 수 있 어, 액체냉매 압축시 발생되는 소음을 저감시켜 공기조화기의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.

또한, 상기 압축기의 운전전류를 안정화시킴에 따라 압축기의 안정성을 확보할 수 있다.

Claims (4)

1. 냉매를 압축시키는 압축기와, 냉매의 열을 주위로 발산하는 응축기와, 주위의 열을 냉매로 흡수하는 증발기와, 냉매중에 기체상태의 냉매만을 선택적으로 상기 압축기로 인입시키는 어큐뮬레이터를 포함하여 이루어진 공기조화기의 시스템에 있어서,

   상기 어큐뮬레이터는 내부에 냉매가 유입되어 고이는 쉘과;

   증발기로부터 토출된 냉매를 상기 쉘에 유입시키는 유입관과;

   상기 쉘의 내부에 위치하는 부분이 "U"자로 구부러진 형상을 가지고, 그 끝단이 상기 쉘의 내부공간의 상부에 위치하여 기체상태의 냉매가 유입되며, 다른쪽 끝은 압축기에 연결되어 있고, "U"자로 절곡된 부분의 하한점에 오일회수홀이 형성된 토출관과;

   상기 오일회수홀에 오일의 양에 따라 상기 오일회수홀을 선택적으로 개폐시키는 솔레노이드 밸브와;

   소정위치 이상되면 상기 솔레노이드 밸브를 개방하고, 소정위치 이하면 상기 솔레노이드 밸브를 폐쇄함으로써 상기 어큐뮬레이터의 오일의 양을 측정함과 동시에 그 비중은 액상냉매보다 크고, 오일보다는 가벼운 플로트:를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 공기조화기의 어큐뮬레이터.
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